Какво е Rayleigh Scattering: Разсейването на светлината и загубите

Какво е Rayleigh Scattering: Разсейването на светлината и загубите

Лорд Рейли (12 ноември 1842 г.) е открит разсейване на Рейли. Познаваме явлението светлина, което е отражение и пречупване . Частиците в атмосферата се наричат ​​разпръснати, защото когато светлината влезе в атмосферата, тези частици ще се разпръснат в светлини. Това явление на пречупване може да се нарече разсейване на светлината. Има два вида разсейвания като еластични и нееластични. Rayleigh, Mie и неселективните разсейвания са еластични разсейвания, а рентгеновите лъчи на Brillou, Raman, In-elastic, Compton са разсейванията в еластично. В тази статия се разглежда накратко един вид еластично разсейване, а именно Рейли.



Какво е Rayleigh Scattering?

Определение: Рейли е разсейването на молекулите от газа в атмосферата на земята. Силата на разсейване зависи от дължината на светлинната вълна, а също и от размера на частиците. Поради композиционните вариации се причинява реле или линейно разсейване.


Разсейване на светлината

Преминали сме някои прекрасни явления в нашето ежедневие, като синия цвят на небето, цвета на водата в дълбокото море, зачервяването на слънцето при изгрев и залез и др. Когато лъч светлина падне върху атом той кара електрона в атома да вибрира. Вибриращите електрони от своя страна преизлъчват светлината във всяка посока и този процес се нарича разсейване.





Земната атмосфера съдържа молекули въздух и други малки частици, когато светлината от слънцето преминава през атмосферата, тя се разпръсква от голям брой частици в атмосферата. Съгласно Закона за разсейване на Рели (RSL), интензитетът на разсейване на светлината варира обратно като четвъртата част от дължината на вълната на височината (1 / h4). В сравнение с по-дългите дължини на вълните, по-късите дължини на вълната са разпръснати повече. Диаграмата на линейното разсейване е показана на фигурата по-долу.

Rayleigh Scattering

Rayleigh Scattering



Според RSL синята цветна светлина се разсейва повече от червената, защото поради тази причина небето се появява в синьо. При изгрев и залез слънце лъчите от слънцето обикалят голяма част от атмосферата. Следователно по-голямата част от синята светлина се разсейва и само червената светлина достига до наблюдателя. Следователно слънцето изглежда червено при слънчева светлина и залез.

В случай на разсейване на светлината, почти цялата разсейваща светлина се наблюдава със същата честота като падащото лъчение. Това явление се нарича еластично или релейно или линейно разсейване, но големият индийски лекар д-р C.V.Raman отбелязва, че разсейването на светлината има дискретни честоти над и под честотата на падане през 1928 г. Приложенията на rayleigh или линейния тип са да се справят (засичане и обхват на светлина), метеорологичен радар и др.


Разсейващи загуби на Рейли

Загубите от разсейване съществуват в оптичните влакна поради микроскопични вариации в плътността на материала и състава. Тъй като стъклото е съставено от произволно свързани мрежи в молекулярни и няколко оксиди като силициев оксид, GeOдвеи т.н. Това са основните употреби на колебанията на структурата на състава, тези два ефекта водят до вариации в рефракционния и релейния тип на разсейване на светлината.

Разсейващите светлини поради малки локализирани промени в показателя на пречупване на сърцевината и облицовъчния материал. Това са двете причини по време на производството на влакна. Първата се дължи на лекото колебание в смесването на съставките, а другата причина е лека промяна в плътността при втвърдяването. Фигурата по-долу показва графично връзката между дължината на вълната и загубата на разсейване на Рейли.

Разпръскване на загуби

Разпръскване на загуби

Когато светлинен лъч удари такива зони, той се разсейва във всяка посока, загубата на разсейване за еднокомпонентно стъкло се дава от

Aскат= 8π3/ 3λ4две- 1)двеДА СЕБ.теБ.т

Където n = Индекс на пречупване

ДА СЕБ.= Константа на Boltzman

Б.т= Изотермична свиваемост

те= Фрикционна температура
Въз основа на безразмерния параметър на размера, разсейването на светлината се разделя на три области и се определя като

A = πDp / λ

Където Dp = обиколката на частица

λ = инцидентно излъчване с дължина на вълната

Релей е пропорционален на и на P (r), A (r) и r. Математическият израз се дава от

α = αR+ αВ+ αОХ+ αIR+ αUV+ αВ

Където αR= RSL

аВ= Загуба на несъвършенство

аОХ= Загуба на абсорбция

аIR= Инфрачервена загуба на абсорбция

аUV= Загуба на ултравиолетова абсорбция

аВ= Загуба на поглъщане на други примеси

Един αIR(инфрачервена загуба на абсорбция) се изразява математически като

аIR= C exp (-D / λ)

Където „C“ е коефициентът, а D зависи от материалите

Загубата е пропорционална на λ4и към P (r), A (r) и r. Математическият израз се дава от

аR= 1 / λ40+ ∞A (r) P (r) rdr / ∫0+ ∞P (r) rdr

Където A (r) = коефициент на линейно разсейване

P (r) = разпространение на интензитета на светлината

‘R’ = радиално разстояние

Това е теорията за линейните загуби от разсейване.

Разлика между разсейването на Rayleigh и Mie

Разликата между тези две е обсъдена по-долу.

S.NO Релей или линейно разсейване Мие Разпръскване
1 ВРелейни или линейниразсейване, размерът на частиците е по-малък от дължината на вълната В Мт.е.разсейване, размерът на частиците е по-голям от дължината на вълната
две Зависимостта от дължината на вълната е силна при това разсейване Зависимостта от дължината на вълната е слаба при това разсейване
3 Това е линейно разсейване Това е и линейно разсейване
4 Видът на частиците в товаразсейването е молекули въздух Видът на частиците в Mт.е.разсейването е дим, дим и мъгла
5 Диаметърът на частиците на молекулата на въздуха е 0,0001 до 0,001 микрометра, а явленията на молекулите на въздуха са синьо небе и червени залези Диаметърът на частиците на аерозолите в Мт.е.разсейването е от 0,01 до 1,0 микрометра и явленията на аерозоли (замърсители) са кафеникав смог

Rayleigh разпръскване в оптични влакна

The оптични влакна е тънък, гъвкав и прозрачен от оптично чисто силициево стъкло и пластмаса. Оптичните влакна са по-бързи, непроницаеми за електромагнитни смущения, не могат да се възпламенят и загубата на сигнал е по-малка. Когато лъч светлина, който пренася сигнали, преминава от оптичната влакна, тогава силата на светлината става по-ниска, тази загуба на светлинна мощ обикновено се нарича затихване. Затихването трябва да бъде основен приоритет за много инженери, за да помислят за избор и работа с оптични влакна.

Всички почти всички обекти разпръскват светлини, което означава отразената светлина, която ги осветява във всяка посока. Релето или линейното разсейване се причиняват от интерференция с частици, по-малки от дължината на вълната на светлината. Светлината, пътуваща през влакното, взаимодейства с частиците и след това се разпръсква във всички посоки, причинява загуби на енергия и затихване по време на предаването на данни. Това е теорията на Рейли или линейното разсейване в оптичните влакна.

Често задавани въпроси

1). Какво причинява Rayleigh или линейно разсейване?

Причините за Рейли или линейно разсейване са, това е резултат от нехомогенности в облицовката и сърцевината. Вариациите на плътността и композицията и колебанията в показателя на пречупване са проблемите, които възникват поради нехомогенностите.

2). Кой е открил разсейването на Рейли?

Джон Уилям Струт е открит.

3). Каква е разликата между разсейването на Rayleigh и Mie?

При релейното или линейното разсейване размерът на разсейващите частици е по-малък от дължината на вълната на излъчване, а при разсейването на Мие размерът на разсейващите частици и дължината на вълната на излъчване са еднакви.

4). Кои са трите вида разсейване?

Трите вида разсейване са релейното, неселективното разсейване и разсейването на Ми.

5). Какво е съотношението на Рейли?

Съотношението на Рейли е един от параметрите, който се използва за измерванията на разсейването на светлината.

В тази статия, преглед на Релейно разсейване или линейно разсейване , разсейване на светлина, загуби от разсейване и разликата между разсейването на Rayleigh и Mie. Ето един въпрос за това какви са причините за разсейването на Мие?